気象モニタリングシステムの比較:最適な選択とは?

Weather monitoring system comparison: Which is right for you?

一般的な気象モニタリング手法の比較、 長所と短所、さまざまな種類のフィールド調査に適用可能なテクノロジーの比較。

寄稿者

研究者であれば、研究現場で気象パラメータをモニタリングする理由は実質的に無限であることをご存じでしょう。残念なことに、これらの測定を行うために利用可能なオプションもまた無限であるため、どのウェザーステーションや気象モニタリングシステムがあなたのユニークな状況に適しているかを知りたいときには、気が遠くなることがあります。

A researcher installing an ATMOS 41 all-in-one weather station in the field
図1.ATMOS 41 オールインワン 気象計測ユニットは、市場にある数十のオプションのうちの一つである。

METERの科学者たちは、気象観測ステーションの設置、フィールド実験データの監視、解釈、そして公開に何千時間も費やしてきました。その過程で、高品質な気象データの取得方法について多くのことを学びました。この記事では、その専門知識を皆様と共有します。一般的な気象観測方法の比較、長所と短所、そして様々なフィールド研究に適用できる技術については、以下の動画または記事をご覧ください。また、現代の気象観測が気象観測ステーションだけにとどまらない理由についてもご紹介します。

気象モニタリングシステム:性能と価格のスイートスポット

図2は、気象ステーションの性能と価格を比較したグラフです。理想的な世界では、価格が高いほど品質も高く、価格と性能の関係は直線になるはずです。しかし、気象ステーションを選ぶ際には、価格と性能だけを基準に選ぶ必要はありません。図2の横軸は「価値」軸です。気象ステーションの価格性能比が優れている場合(つまり、手頃な価格で最適な性能が得られる場合)、その気象ステーションはお客様固有の計測ニーズに対してより高い価値を提供します。

図2.ウェザーステーションの性能対価格対価値を比較したグラフ
気象観測システムの価値に影響を与える要因

図2のx軸に示されている気象観測ステーションの価格は設定されているので、値を変えるのはy軸、つまり特定の用途における機器の性能だけです。気象観測システムの相対的な性能には、次のようなさまざまな要因が影響します:

  • 堅牢性
  • 精度
  • 設置およびメンテナンスの要件 測定スイート
  • 遠隔データ収集
  • リアルタイムのデータ可視化
  • 4シーズン対応
  • 電源要件

パフォーマンスは、お客様固有の測定ニーズによって決まります。例えば、日常的に現場にアクセスできない遠隔地で測定を行う場合、極めて堅牢な計測機器が必要になります。また、人命が危険にさらされる状況(例えば、センサーが故障して洪水を検知できない場合、人命が危険にさらされる可能性がある状況)では、堅牢な気象監視機器も必要です。したがって、このような状況では、気象監視システムの堅牢性が相対的なパフォーマンスを左右します。その他のシナリオとしては、以下のようなものが考えられます。

パフォーマンスは、お客様固有の測定ニーズによって決まります。例えば、日常的に現場にアクセスできない遠隔地で測定を行う場合、極めて堅牢な計測機器が必要になります。また、人命が危険にさらされる状況(例えば、センサーが故障して洪水を検知できない場合、人命が危険にさらされる可能性がある状況)では、気象モニタリングシステム

シナリオ1:気候変動の影響を研究するために気温を観測している気候学者の方、数十年にわたる気温の継続的かつ正確な記録が必要なのではないでしょうか。この場合、気象観測ステーションや気象観測ソリューションの精度と安定性は、測定ニーズに対するパフォーマンスを左右する重要な要素となります。

シナリオ2遠隔地の気象観測ステーションの大規模なネットワークを運用していて、メンテナンスと設置のための現地調査のコストがかなり高く、そもそも機器の購入コストをはるかに上回る場合、機器のメンテナンス要件がアプリケーションのパフォーマンスを左右する可能性があります。

シナリオ3:研究者はしばしば特殊な測定を必要とします。研究課題に応えるためには、気温、湿度、降水量といった一般的な気象測定以上のものが必要になる場合があります。この場合、必要な特殊な測定項目を含む測定スイートの種類が、気象観測ステーションの性能を左右します。

シナリオ4:システムによっては、3シーズン対応と4シーズン対応があります。4シーズン対応システムは加熱式で、高緯度地域の冬季でも機能し、正確な測定結果を提供します。冬の降水量を研究する場合は、降雪量も測定できる加熱式雨量計が必要です。しかし、農業研究を行う場合、植物は冬季に生育していないため、4シーズン対応システムは重要ではありません。

シナリオ5:遠隔地でモニタリングする場合は、電力要件が重要になります。移動時間とコストを削減するため 電力 要件の 低い バッテリー駆動のシステムが必要です。 このように、性能対価値のグラフでは、気象モニタリングの要件を満たさないソリューションは価値軸上で低くなり、要件を満たすものは価値軸上で高くなります。例えば、あるWMOグレードのシステムに定期的なメンテナンスが必要で、ネットワークの規模を拡大できない場合、図3に示すように、価値軸が低くなる可能性がある。

図3. メンテナンス費用の高いシステムは価値軸上で下がっている

あるいは、水収支調査を行う場合は、高精度の雨量計が必要になります。しかし、より高価なオールインワン気象ステーションには、水滴がドラムに当たる際に発生する音を測定するだけの簡素な雨量計しか搭載されていない場合があります。この場合、このシステムの性能と価値は低下します(図4)。

図4.非精密雨量計システムは値軸上で下位に移動した

そのため、測定ニーズを決定し、様々なシステムを価値軸上に並べることで、どのシステムが最も価値が高く、コストの連続体上でどの位置にあるかを把握できます。これにより、アプリケーションに適したシステムについて、より的確な判断を下すことができます

気象観測ステーションのクラス

以下は、市場で目にする可能性のある気象観測ステーションのさまざまなタイプとクラスの定義です。

航空クラスの気象観測システム

航空クラスの気象シス観測テムは、その特殊な観測によって区別されます。

図5. 典型的な航空気象システムの再現

そのため、図 2 で性能と価格の連続体を見ると、航空システムは性能と価格の両方が非常に高い (つまり、20 万ドル以上) 右上隅を占めています。航空システムには、パイロットが合理的に見ることができる距離を示す視程および現在気象センサー、雲の高さを示す雲高計、凍結雨や氷の蓄積を示す計器などが含まれます。これらの特殊な計測はほとんどの気象観測ソリューションには搭載されていませんが、航空気象システムのパフォーマンスを左右します。航空システムには、VHF 伝送と冗長化された電話システムを使用した特殊な通信も備わっています。また、人間の健康と安全はこれらのシステムに依存しているため、非常に堅牢で、四季を通じてパフォーマンスを発揮します (熱帯地方を除く)。さらに、これらのデータのほとんどが気候記録に送られるため、航空システムの精度は非常に高くなります。

WMOクラス気象観測システム

世界気象機関(WMO)に準拠した気象観測システムは、多くの国の国家気象ネットワークでしばしば見られます。また、いくつかの中規模メソネットはWMOの勧告やガイドラインに準拠しています。

図6.キャンベル・サイエンティフィック社製WMOグレード気象観測ステーションの例(出典:www.campbellsci.asia/weather-climate)

WMOの気象監視システムは、10メートルの高さで観測を行うための塔を必要とし、その他の観測は大気のプロファイルのより低い2~3メートルで行われます。WMO準拠のシステムは四季に対応し、高い精度が求められます。なぜなら、これらのデータは気象記録にも反映されるからです。これらのシステムのコストは約2万ドルから5万ドルと高額で、さらに年間運用コストを押し上げる大規模なメンテナンスも必要です。つまり、高密度の空間ネットワークを構築するには、コストが法外に高いのです。

カスタム気象モニタリングシステム

研究者は、研究課題に合わせてカスタマイズされた測定スイートを備えたカスタム気象監視システムを必要とすることがよくあります。また、一部の気象ネットワークでは、関係者のニーズを満たす測定スイートを備えたカスタム気象ステーションを使用しています。そのため、ユーザーは通常の気象パラメータの測定に加えて、以下のようなものを追加できます。

  • 表面温度測定用赤外線温度計NDVI
  • 冗長雨量計
  • 地表エネルギーバランス研究のための正味放射量
  • 同位体比を測定する二重渦共分散システム
図7.NDVI/PRIセンサー(研究用気象モニタリングシステムに統合される可能性のあるセンサー

研究者がデータ収集バックボーンに統合できる計測項目はほぼ無限にあります。そのため、図1の価格対性能比の連続体において、これらのカスタム気象観測システムはいずれかの軸に沿って散在しています。これらの気象監視システムは、メソネットや国立気象局以外のネットワークで使用されているのをよく見かけます。

科学グレードのオールインワン 気象計測ユニット

過去20年間で、オールインワン型の気象ステーションが急増しました。これは、データ収集バックボーンにカスタムセンサーを統合した気象ステーションを複数組み合わせるのではなく、多くのメーカーが様々な気象センサーを小型パッケージのオールインワンステーションに統合していることを意味します。

図8.ATMOS 41 - 複合型気象計測ユニット

オールインワン気象ステーションにはさまざまなタイプがあり、さまざまな測定スイートと価格帯のオプションがあります。オールインワン気象ステーションの価格は、測定スイートと、3シーズン用か4シーズン用かによって、1,000ドルから5,000ドルです。オールインワン気象ステーションの利点は、設置とメンテナンスがカスタムまたはWMO気象監視システムよりもはるかに簡単であることです。そのため、高密度の気象ステーションネットワークに適しています。多くの場合、WMOクラスのステーションがネットワークのバックボーンを構成しています。そして、オールインワン気象ステーションは、それらのWMOクラスのステーション間の空間的なギャップを埋め、より豊富な情報を持つ高密度のネットワークを実現します。オールインワン気象ステーションの欠点は、1つの高さでのみ測定を行うため、WMOの推奨事項に厳密に従うことができないことです。そのため、WMOステーションが独自のニッチな市場を持っているのと同様に、オールインワン気象ステーションにも独自のニッチな市場があります。

趣味レベルの気象観測システム

気象モニタリング用の趣味グレードの気象観測ステーションは、一般的に家庭や商業ビル向けに作られています。これらのステーションは特に頑丈ではなく、研究や長期的なモニタリングには適していません。

図9.ホビーグレードのウェザーステーションの例(アマゾンで購入)

これらの気象ステーションの利点の一つは、データ収集・通信システムによって情報がコンソールに中継され、家庭や職場の局所的な気象測定に利用できることです。Amazonで検索すると、このような気象ステーションが多数検索結果に表示されます。

どの気象モニタリングシステムを選ぶべきか?

以下のケーススタディから、研究者や生産者がどのように特定の用途に適した科学測候所を選択しているかをご覧ください。

ケーススタディ:灌漑農業のためのFAO 56 ETo

ペンマン・モンティス基準蒸発散量は、灌漑農業で一般的に行われる測定方法です。ペンマン・モンティス式は、草地またはアルファルファの地表からの蒸発散量、つまり水分損失量を定量化する、メカニズムに基づいた式です。例えば、十分に水分を与えられた草地またはアルファルファの地表がある場合、気象変数をこの式に代入することで、大気中にどれだけの水蒸気が失われるかを示すことができます。

この測定は、ブドウ園や果樹園といった、高付加価値灌漑農業で一般的に用いられますが、センターピボット方式の農業にも用いられます。生産者は、システム内でどれだけの水が失われ、あるいは得られたかを把握し、灌漑用水で純損失を補う必要があります。そのため、この特定の測定では、生産者は複数の異なる場所で局所的な測定を行う必要がある場合があります。

生産者は通常、この測定に複雑な気象モニタリングシステムを必要としません。必要なのは、セットアップが簡単で、設置が容易、メンテナンスの必要性が低く、遠隔データアクセスが可能で、バッテリーの使用量が少ないものです。例えば図10のデータロガーは、小さなソーラーパネルがあるだけでこのウェザーステーションを無期限に稼働させることができます。

図10.ATMOS 41気象観測ステーションとZL6 データロガーは非常に低消費電力である。

FAO 56基準蒸発散量測定のための気象モニタリングシステムを選択する上で最も重要なのは、日射量と降水量の両方を把握する必要があることです。生産者は土壌の水分を補給する降水量を把握する必要があり、ペンマン・モンティス(FAO 56)基準蒸発散量測定には日射量測定が必要です。オールインワン気象ステーションの中には、降水量と日射量の両方を測定できないものもあります。しかし、ATMOS 41オールインワン気象ステーションは、日射量と降水量の両方を測定できます。そのため、農業現場におけるこの種の気象モニタリングには最適な選択肢です。

図11は、ZL6 データロガーと連動するZENTRA Cloud データ管理ソフトウェアからのグラフです。

図11.毎日の蒸発散量データ

ZENTRA Cloudは、日次および累積ベースで基準蒸発散量を自動的に測定します。また、作物係数を追加することで、基準蒸発散量から真の蒸発散量への変換が可能です。これにより、ATMOS 41オールインワン気象ステーション、ZL6データロガー、そしてZENTRA Cloudソフトウェアは、栽培者にとって価値あるターンキーシステムとなります。

ケーススタディ エベレストの気象モニタリング

前述のケーススタディでは、いくつかの特殊な測定における設置とメンテナンスの容易さが重要視されていましたが、キャンベル・サイエンティフィック社は、エベレストに設置される気象観測ステーションの設計プロジェクトに携わっています。そのうちの一つは、現在稼働している世界最高標高の気象観測ステーションです。エベレスト山の環境は非常に過酷であるため、この観測ステーションの堅牢性が、この特定の測定ニーズに対する性能向上の鍵となっています。

図12.エベレストのCSI気象観測のステーションの例

エベレスト山のこれらの観測ステーションは、冬季の気象を常時観測しているため、極めて堅牢な四季観測ステーションと言えます。凍結した場合に備えて、氷や雪を落とすコーティングが施された特殊な風速計が冗長化されています。他の観測項目にも冗長化が図られていることがわかります。つまり、このプロジェクトは価格重視で進められたものではありません。気象モニタリングシステムを維持するためにエベレスト山頂まで登る費用は、システム自体のコストを桁違いに上回るため、堅牢性が重要な推進力となっているのです。

ケーススタディ ワシントン州アグウェザーネット

ワシントン州立大学はワシントン州AgWeatherNetを運営しています。図13の緑色の点は、Ag Weather NetのTier 1気象観測ステーションの所在地を示しています。これらの観測ステーションは主にワシントン州の農業地域に集中しており、リンゴ園やその他の高価格作物が栽培されており、カリフォルニア州と共に米国の大部分の食糧を供給しています。

図 13.Tier-1のAgWeatherNetステーションの位置(オリジナルの地図はweather.wsu.eduにある)

AgWeatherNetのティア1気象ステーションは、この地域の生産者向けにカスタマイズされた計測スイートを備えています。AgWeatherNetはこれらのステーションからデータを取り込み、病害モデル、害虫モデル、霜予測、霜監視といった様々なモデルパラメータを出力します。これらのモデルは、システムの費用を実際に負担する地域の生産者にとって非常に価値があります。


AgWeatherNetの興味深い点は、密集した空間ネットワークのように見えても、観測ステーション同士が数キロメートルも離れていることです。そのため、谷間にある高精度なTier 1観測ステーションと、丘の頂上にある果樹園の観測ステーションでは、気温が2℃も異なる可能性があります。つまり、谷間の気温と湿度を継続的に監視して真菌病害の発生を予測したとしても、その予測は丘の頂上での実際の状況とは異なるということです。

この問題を解決するため、AgWeatherNetでは、個々の生産者がティア2システムを購入して設置できるようにしています(図14)。

図 14.AgWeatherNet で使用されるATMOS 41 tier-2 ウェザーステーションのセットアップの概略。

図 14 は、AgWeatherNet で使用されているATMOS 41オールインワン気象ステーションを示しています。このステーションはTier 1ステーションほどの精度仕様ではありませんが、Tier 1サイトから離れた場所における気象パラメータの空間的な差異と比較すると、ポイントスケールでの精度の不足はほとんど問題になりません。これらのTier 2ステーションはTier 1観測データの欠落部分を補い、AWNはこれらの観測データと人工知能を用いて、これらのステーションを設置した生産者のために超局所的な予測を行うことができます。この戦略は、特定の生産者の所在地におけるカビ、害虫の発生、または霜の発生を予測するのに効果的です。各タイプの気象ステーションが、意思決定に必要な重要なデータを関係者に提供する上で重要な役割を果たしていることは容易に理解できます。

ケーススタディ アフリカの気象モニタリング

天気というものは、観測できなければ予測は困難です。南アフリカを除くサハラ以南のアフリカ大陸には、気象観測システムがほとんど存在しません。これは、農作物保険のために気象予測が必要な人々や実際に農業を営む人々に多くの悪影響を及ぼしており、アフリカで効率的な農業の導入が困難な理由の一つとなっています。この問題の解決を支援するため、METERはトランス・アフリカン・ハイドロ・メトリカル・オブザーバトリー(アフリカ横断水文観測ステーションTAHMO)と提携し、アフリカに2万か所の気象観測ステーションを設置しています。

図15.ATMOS 41 オールインワン 気象計測ユニットは、TAHMOプロジェクトを念頭に置いて特別に設計された。

TAHMOは、設置を希望する気象観測ステーションの性能価値を左右する重要な懸念事項を抱えていました。まず第一に、地上作業員の熟練度が極度に低いため、設置は容易である必要がありました。また、アフリカの多くの地域では、内乱や政情不安、犯罪行為のために現地調査を行うことが極めて困難であるため、メンテナンスの手間がかからない気象観測ステーションが必要でした。年に1度未満の間隔で現地に定期的なメンテナンスを行うのは困難で、費用もかさみます。

ATMOS 41オールインワン気象ステーションは、このTAHMOプロジェクトのために特別に設計されたものです。厳しい気象条件にも耐えうる超堅牢性を備え、故障の恐れのある可動部品は一切使用されていません。TAHMOは現在、この気象ステーションをアフリカに500台以上設置しており、アフリカ大陸で最大の稼働気象ネットワークとなっています。これらのステーションの稼働率は約95%ですが、興味深いことに、サハラ以南のアフリカの航空気象システムの稼働率は、通常約67%です。

ケーススタディ モンタナ・メソネット気象観測システム

米国では通常、国立気象局(NOAAの一部門)が全米各地に気象監視システムのネットワークを整備し、そのデータを将来予測モデルに入力することで気象予測を支援しています。研究者たちは、非常に高価な気象監視システムをまばらに設置することで、非常に効果的な結果が得られていることを明らかにしています。しかし、これらの気象監視ネットワークの空間的なギャップは、特に農業生産者や牧場経営者にとって問題となっています。彼らは、自分たちのいる場所で何が起こっているのかを把握する必要があるからです。

図 16.モンタナ・メソネットは、ZL6 データロガーと対になったMETERセンサーと、ZENTRA Cloud データ管理ソフトウェアを使用して、データギャップを埋めている。

メソネットは、大規模で複雑な気象監視システム間のデータギャップを埋めるというニーズに対し、実用的なソリューションを提供します。モンタナ・メソネットは現在、州内に57の気象観測ステーションを保有しており、官民両セクターとのパートナーシップを通じて、毎年観測ステーションを増やしています。各ステーションには、モンタナ・メソネット・チームがMETER社製のオールインワン 気象計測ユニットと 土壌水分センサーを設置しています。 NDVI

センサーとデータロガーZENTRA CloudAPIを通じてサードパーティのアプリケーションにシームレスに統合できる使いやすいウェブソフトウェア。モンタナ州メソネット・コーディネーターのケビン・ハイド氏によれば、このシステムにより、より優れた空間分布と信頼性が可能になるとのことです。「機器を決めるとき、私たちは自問しました。どんな技術を使うべきだろうか?データの信用性が高いこと。導入とメンテナンスが容易であること。そして、費用対効果が優れていること。これらを満足させる企業はあまりありませんでした。METERシステムは知名度こそまだ低いですし価格も手ごろですが、信頼性は抜群です」。

モンタナ・メソネットのケーススタディを読む->

ウェザーステーションの疑問

要約すると、測定ニーズと用途によって、特定のウェザーステーションに求められる性能と価値が決まります。購入前の重要な質問

  • この気象モニタリングシステムは、超堅牢でなければならないのだろうか?
  • このシステムは超高精度で安定していなければならないのか?
  • それとも2年に1度しか訪問できないのだろうか?
  • 特に必要な寸法は?
  • ウェザーステーションは3シーズン対応か4シーズン対応か?
  • 電源要件は?小型バッテリーで無限に稼働できるだろうか?

測定ニーズに応じてパフォーマンスを左右するさまざまな要因を検討すると、何が重要かを判断するのがはるかに簡単になり、最適な価値を見つけることができます。

質問は?

当社の科学者には、研究者や生産者が土壌-植物-大気の連続体を測定するのを何十年も支援してきた経験があります。

ウェザーステーションFAQ
温室用途に最適なウェザーステーションは?

温室は測定環境として興味深いものです。温室に適したオールインワンのステーションもあります。重要なのは、降水量を含まない測定スイートを見つけることです。そうすれば、降水量測定のために余分な費用を費やす必要がありません。温室における課題の一つは人工照明です。光合成有効放射を測定する場合は、量子センサーに注意を払う必要があります。なぜなら、ほとんどの温室では、離散的な波長で放射するLED照明が使用されているからです。量子センサーがその帯域で測定できない場合、間違った答えを得ることになります。しかし、温度と湿度だけを知りたいのであれば、他にも選択肢はたくさんあります。風速も時には重要です。しかし、そのような用途にはオールインワンの気象観測ステーションをお勧めします。

土壌・植物・大気の相互作用に関する従来の気象学的パラメータについて、最も頻度の高いデータロギングと最も頻度の低いデータロギングとはどのようなものでしょうか?

これは複雑な問題です。気象監視システムの電力コストの大部分は、データをクラウドにブロードキャストする際に発生するからです。ほぼリアルタイムの観測が必要な場合、ほとんどの気象観測ステーションは5~15分間隔で記録できます。しかし、土壌・植物・大気の連続体に関するフィールド調査を行うほとんどの人は、30~60分間隔でデータを収集します。ロガーをプログラムすることも可能ですし、気象観測ステーションの中には最大と最小の突風速を出力するように事前にプログラムされているものもあるため、過剰にサンプリングする必要はありません。これにより、テラバイト単位のデータを処理するための後処理が不要になります。

丘陵地のブドウ畑のような非常にきめ細かなモニタリングには、どのような気象モニタリングシステムが適していますか?

オールインワンステーションは、この用途に最適です。2,000ドル程度で、正確な測定ができるオールインワンステーションが見つかります。地形に応じてブドウ畑に複数のステーションを設置することで、ブドウ畑における灌漑の決定に影響を与える空間的な差異を把握できます。

気象観測ステーションのセンサーの性能とセンサーの再校正の必要性をどのようにテストしますか?

ダボスへまで遡るトレーサビリティを持つTier-1日射気象センサーのようなTier-1センサーを購入し、太陽放射測定値をその基準と比較することができます。また、空気温度を測定するために、適切に校正された白金抵抗温度計と吸引放射シールドを購入することもできます。そして、気温測定値をそれと比較します。これらの研究を長期にわたって行うことで、特定のセンサーのドリフトを定量化し、再校正のための合理的な推奨事項を導き出すことができます。METERでは、ATMOS 41気象ステーションを用いて、この研究に多くの時間を費やしました。観測されたドリフトを定量化し、再校正または改修のための合理的な推奨事項を導き出しています。

これらのウェザーステーションを製造している様々な企業のメンテナンス費用やサポートへの対応はどのように計算されているのでしょうか?

メンテナンス費用は高額になる場合があります。大規模なネットワーク内の気象観測ステーションのメンテナンスのために人員を派遣するのは、費用がかさみます。気象観測ステーションのメーカーのほとんどは、質の高いサポートを提供しています。そのため、問題が発生した場合でも、解決策を見つけることができるでしょう。しかし、アメリカ気象学会の会議に出席して新しい機器を見てみると、長年の実績を持つ信頼できる企業の機器に似たような製品を提供する新興企業が数多く存在します。これらの新しい観測ステーションは、必ずしも同等の性能を備えているとは限りません。そのため、信頼できる企業から購入することが重要です。

データ シリーズとモデル計算の表現にとってメタデータはどの程度重要ですか?

各種センサーの製造時期と校正時期、そしてセンサーの高さと位置を把握することは非常に重要です。WMO(世界気象機関)の勧告により、適切な裏付けメタデータが確保されていますが、研究用途においても、メタデータは研究の成否を左右する可能性があります。同僚が退職し、突然研究ノートが消えてしまうこともあるでしょう。データは入ってくるものの、裏付け情報がすべて失われているため、そのデータが何を意味するのか分からなくなってしまうのです。METERでは、センサーからZL6データロガー、そしてZENTRAクラウドに至るまで、メタデータを利用できるようにするために多くの時間を費やしてきました。そのため、すべての永久記録にこれらのメタデータが保存されます。

冬の極端なコンディションで、ATMOS 41 の性能はどうでしたか?

ATMOS 41オールインワン気象ステーションは3シーズン対応の機器なので、加熱機能はありません。冬季の主な欠点は、漏斗が雪で埋まってしまい、凍結期に降水量を測定できないことです。また、雪や氷が音波風速計の開口部を塞ぎ、風速と気温を減衰させる可能性もあります。冬季の降水量測定は、非常に手間のかかる作業です。通常、凍結や蒸発を防ぐため、少量のオイルと不凍液を塗布した加熱式計量器を使用します。そのため、電力を大量に消費し、適切な測定を行うのは非常に困難です。

ATMOS 41 および ZL6 は、ASABE 自動農業気象ステーションガイドラインに準拠していますか?

「自動農業用気象ステーションの測定および報告方法」の表1によると、ATMOS 41の内部測定シーケンスは、記載されている気象変数のサンプリング間隔ガイドラインを満たしています。ZL6データロガーは、表1に記載されているように、1時間ごとに値を報告するように設定できます。ただし、ZL6を使用してデータの取得と出力を行う場合、一部の瞬間的な最小値/最大値は取得できません。METERデータロガーで処理される出力値の詳細については、ATMOS 41のユーザーマニュアルを参照してください。

ATMOS 41 のフットプリントは?つまり、地表のどのくらいの範囲を測っていると考えればよいでしょうか?

ATMOS 41 は微気候センサーであるため、調査対象 の気候を反映するような位置に設置する必要があ ります。FAO56はセンサーの位置とフィールドサイズのガイドラインを提示しているので、このセンサーを基準ETに使用する場合は、そのガイドラインに従ってください。微小気象測定のフットプリントは、センサーの高さ、風速、顕熱フラックスに依存し、単純な計算ではありません。

ATMOS 41 複合型気象計測ユニットの測定頻度は?

ZL6は、使用中の各センサーポートから60秒ごとに測定を行います。ただし、ZENTRAクラウドへのデータアップロードの場合、最小測定間隔は5分です。ZENTRAクラウドへのデータアップロードを無効にすると、1分間の測定間隔が可能になります。その手順については、ご要望に応じてご提供いたします。

ATMOS 41は、10秒ごとに太陽放射と温度を測定し、瞬間値を記録します。クエリを実行すると、ATMOS 41は前回のクエリ以降の瞬間測定値の平均を出力します。

ATMOS 41は10秒ごとに風速と風向を測定し、瞬間的な風のベクトル成分を記録します。クエリを実行すると、ATMOS 41は前回の風速と風向のクエリ以降の瞬間測定値の平均値と、突風の最大瞬間風速値を出力します。

非 METER ロガーを使用する場合、ATMOS 41 を 3 秒ごとにスキャンできますが、ATMOS 41 には内部測定シーケンスがあるため、ATMOS 41 をオーバーサンプリングし、外部データシステムで平均、累積、および最大を計算する必要はありません[詳細についてはインテグレーターガイドを参照]。サンプリングの頻度が少ないと、データ収集システムとATMOS 41 の消費電力が減るという利点もある。

ATMOS 41は、常に電源を入れた状態にする必要がありますか?

はい。ATMOS 41 から意味のあるデータを取得するには、継続的に電源を供給し、内部の計測シーケンスを動作させる必要があります。ATMOS 41 は一定間隔で電源投入し、最初の一連の計測を行い、その後、それらの計測結果を出力することは可能です。しかし、この方法では降水量や雷のほとんどを捉えることができず、風速と風向の瞬間的な値しか取得できません。これは、風の変動性を考慮すると、ほとんど意味がありません。注目すべき点として、ATMOS 41 は、通常の連続電源モードでは消費電力を可能な限り抑えるように特別に設計されています。平均消費電流は約 200 マイクロアンペアです。たとえ METER 以外のデータ収集デバイスが数本の単三電池で動作したとしても、この電力消費を非常に長時間維持できるはずです。

ATMOS 41風速計と他の音波風速計との比較は?

ATMOS 41の比較テストとセンサー間の変動データはこちら

ATMOS 41の風速計測の実用的な下限は?

METER Group の超音波式風速計では、約 0.03 m/s が実用的な風速の下限値です。 これは、一般的なカップ式風速計が、回転の開始・停止の問題から 0.5 m/s 以下の測定が苦手であることと比べても、はるかに優れています。

超音波式風速計は、カップ式よりも 約5倍低い風速まで測定できますが、完全な「0 m/s」を示すとは限りません。

ATMOS 41は放射シールドなしでどうやって正確な気温を記録しているのですか?

The ATMOS 41 collects all of the information necessary to correct for absorbed radiation in a biophysical model. Because the ATMOS 41 also measures wind speed and solar radiation, it is possible to use a simple energy balance calculation to correct the Tair measurement. After correction, error decreases to < 0.5 °C and yields better accuracy than commonly used passive ventilation radiation shields.

方程式と実験結果は、当社のアプリケーションノートと以下の動画 ご覧いただけます。

測候所設置のベストプラクティスとは?

1.場所:どのような気象モニタリング・システムを設置するにしても、その場所が、あなたが答えを求めている質問に対する答えを与えてくれる場所であることを確認してください。一般的な気象モニタリングを行うのであれば、風の障害となるものから遠く(最も高い障害物の少なくとも3倍の高さ)離れた場所であることを確認する。植生が代表的なものであること、地形が代表的なものであることを確認してください。屋上は一般的にかなり悪く、深い谷や丘の上も同様です。参考ETを探すなら、設置場所の四方に少なくとも数メートルの作物がある畑に設置したい。また、日射センサーを遮るものがないことを確認してください。

2. 高さ:多くのグループは、蒸発散量の基準となる2mの高さにATMOS 41を設置しています。気象観測のためにさらに高い場所に設置するグループもあります。専門的な研究課題のために樹冠内に設置するグループもあります。適切な設置器具があれば、好きな高さに簡単に設置できます。

3.取り付け器具:ATMOS 41は、垂直のロッドに取り付けるように設計されています(正確な寸法については、ユーザーマニュアルと クイックスタートガイドを参照)。多くの場合、支線ワイヤーか良質な三脚で固定された垂直ポールに設置されます。T字型の支柱に取り付けるものもありますが、できれば支線ワイヤーで安定性を保つようにするとよいでしょう。

4. 水平調整:ATMOS 41 にとって、水平を正しく取ることは非常に重要です。X 軸・Y 軸ともに 2 度以内に収める必要があります。 雨量ファンネルの下側には気泡管(水準器)があり、下から確認して水平を合わせることができます。また、ATMOS 41 は X・Y の傾き値を標準出力として提供しているため、出力値が 0 度から ±2 度以内に収まっているかを確認することでも水平をチェックできます。適切な水平を確保するためには、ガイワイヤーでマウントを引いて調整するか、シム(スペーサー)を追加して微調整する必要があります。

5. 現場を離れる前にデータフローを確認してください。ノートパソコン(ZL6データロガーをお使いの場合はハンドヘルドデバイス)と適切なソフトウェアを持参し、すべての接続が良好であること、そしてデータ収集システムが適切にデータを記録および/または送信していることを確認してください。まずラボまたはオフィスですべてのセットアップを行い、問題があればトラブルシューティングしてから現場に向かうのがベストプラクティスです。

6. 常に完全なツールセットを持参する: 特殊な状況のトラブルシューティングを行うときに、何が必要になるかは予測できません。

7. 配線をきれいにまとめる: 環境センサーにおける最大の故障要因は配線です。余ったケーブルは結束バンドでマストに固定し、動物に引っ掛けられたり、強風であおられてデータロガーから抜けてしまうのを防ぎましょう。 可能であれば、ケーブルをケージや保護用のボックスに収めるとさらに安心です。これらの対策は故障防止に役立つだけでなく、設置全体がよりプロフェッショナルに見えるという利点もあります。

8.詳細はこちら:以下のウェビナーをご覧ください。ウェザーステーションの設置で避けるべき7つの間違い

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当社の科学者には、研究者や生産者が土壌-植物-大気の連続体を測定するのを何十年も支援してきた経験があります。

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